DE10220562A1

DE10220562A1 - Method for aligning a honing tool gripped in a honing spindle and a drilled hole in a work piece to be aligned to each other in a honing machine measures a drilled hole on two levels

Info

Publication number: DE10220562A1
Application number: DE2002120562
Authority: DE
Inventors: Uwe-Peter Weigmann; Ronald Angerbauer
Original assignee: Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Current assignee: Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Priority date: 2002-05-03
Filing date: 2002-05-03
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2022-05-04
Also published as: DE10220562B4

Abstract

A work piece (22) is aligned in a honing machine (11) with a drilled hole axis to the axis of a honing spindle axis (25). A measuring tool (26) inserts into a honing spindle (24) and measures a drilled hole (31) on two levels. As a result, drilling device points are determined by means of a computer control device on the appropriate levels. An Independent claim is also included for a honing machine with a device for aligning a honing tool gripped in a honing spindle and a drilled hole in a work piece to be aligned to each other.

Description

Field of application and state of the art

Die Erfindung betrifft eine Honmaschine und ein Verfahren zur Ausrichtung einer Werkstückbohrung und eines in eine Honspindel einspannbaren Honwerkzeugs zueinander. The invention relates to a honing machine and a method for Alignment of a workpiece bore and one in a honing spindle clampable honing tool to each other.

Üblicherweise ist die Honbearbeitung eine Oberflächenbearbeitung, die an der Bohrungsgeometrie nichts oder nur die Bohrungsform, aber nicht ihre Ausrichtung verändern soll. Da ein Honwerkzeug ein bohrungsfüllendes Werkzeug ist und sich somit in der vorbearbeiteten Bohrung führt, wurde bisher der genauen Ausrichtung des Honwerkzeugs zur Werkstückbohrung eine untergeordnete Bedeutung beigemessen. Vielmehr wurden Honwerkzeuge pendelnd oder flexibel an der Honspindel befestigt, um eine möglichst kräftefreie Selbstausrichtung des Honwerkzeugs in der Bohrung zu ermöglichen (vgl. DE 33 36 627 A). Honing is usually a surface treatment that nothing about the bore geometry or only the shape of the bore, but not to change their direction. Because a honing tool is a hole-filling tool and is therefore in the pre-machined hole leads to the exact alignment of the honing tool Workpiece bore attached minor importance. Rather, honing tools became pendulum or flexible on the honing spindle attached to the self-alignment of the To enable honing tools in the bore (see. DE 33 36 627 A).

Dementsprechend beschränkten sich automatische Messvorgänge an Honmaschinen meist auf eine Kontrolle des Solldurchmessers der Bohrung, ggf. auch in verschiedenen Ebenen, um eine Kontrolle der Bohrungsform (z. B. Tonnenform) vorzunehmen. Dies konnte in der Honstation selbst durch Messdüsen im Honwerkzeug (vgl. DE 38 35 185 A) oder durch in der Honstation eingefahrene Messwerkzeuge bzw. durch der Honstation nachgeschaltete Mess-Stationen zur Feedback - Kontrolle vorgenommen werden (DE 38 27 892 A). Accordingly, automatic measuring processes were limited Honing machines usually check the nominal diameter of the Bore, if necessary, also in different levels to control the Hole shape (e.g. barrel shape). This could in the Honing station itself through measuring nozzles in the honing tool (see DE 38 35 185 A) or by measuring tools retracted in the honing station or by measuring stations downstream of the honing station for feedback - Check can be made (DE 38 27 892 A).

Die Ausrichtung der Honspindel zur Werkstückbohrung wurde dagegen manuell vorgenommen. Dazu wurde eine Messuhr in die Honspindel gesetzt und die Achsen von Honwerkzeug und Bohrung wurden manuell durch Verstellung am Spanntisch vorgenommen. Dazu wurde eine Messuhr in die Honspindel eingesetzt und der Einrichter versucht dann, eine Achsveränderung so vorzunehmen, dass die Achsen übereinstimmen. Falls auch eine Änderung der Drehachse, d. h. eine Winkelabweichung der Achsen, vorliegt, verändern sich damit auch die linearen Abweichungswerte. Die gegenseitige Beeinflussung dieser Änderungen ist für den Einrichter nicht direkt darstellbar. Da zu der Einrichtung manueller Eingriff nötig ist, besteht ein Risiko der Verletzung des Einrichters bei der Betätigung der Honspindel. The alignment of the honing spindle to the workpiece bore was opposed made manually. A dial gauge was placed in the honing spindle set and the axes of the honing tool and bore were manually made by adjustment on the clamping table. In addition, a Dial gauge inserted in the honing spindle and the fitter then tries to make an axis change so that the axes to match. If there is also a change in the axis of rotation, i. H. a Angular deviation of the axes, the linear ones also change Deviation values. The mutual influence of these changes is cannot be displayed directly by the installer. As for the facility manual intervention is necessary, there is a risk of injury to the installer the actuation of the honing spindle.

Task and solution

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Honmaschine zu schaffen, bei dem das Honwerkzeug und die Werkstückbohrung vereinfacht und weitgehend benutzerunabhängig zueinander ausgerichtet werden können. The object of the invention is to provide a method and a honing machine create where the honing tool and the workpiece bore simplified and largely user-independent can be.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem der Honspindel ein Messwerkzeug zugeordnet ist und mit diesem in wenigstens einer Messebene mehrere in Umfangsrichtung der Bohrung gegeneinander versetzte Punkte der Bohrungswandung als Abstandsmaße von der Honspindelachse gemessen werden. Daraus wird die Position der Bohrungsachse in dieser Messebene rechnerisch ermittelt und danach eine Korrektur der Position der Honspindelachse relativ zur Bohrungsachse zu deren relativer Soll-Positionierung, in der Regel zu deren Übereinstimmung, eingeleitet. Die Soll-Positionierung der Honspindelachse kann von der mit der Bohrungsachse übereinstimmenden Lage abweichen, wenn z. B. eine Bohrungslage-Korrektur angestrebt ist. Aus der Vermessung der Bohrung in einer Messebene kann also rechnerisch ein exakter Bohrungsmittelpunkt ermittelt werden. Bei einer Ausrichtung von Werkstücken, bei denen aufgrund ihrer Art, Zuführung und/oder Einspannung davon ausgegangen werden kann, dass die Bohrungsachsen sich in einer richtigen Winkellage zur Honspindel befinden, reicht die Vermessung in einer Messebene aus, um den genauen Bohrungsmittelpunkt zu finden und danach die Honspindelachse auszurichten. This problem is solved by a method in which the honing spindle a measuring tool is assigned and with this in at least one Measuring plane several against each other in the circumferential direction of the bore offset points of the bore wall as distance dimensions from the Honing spindle axis can be measured. This becomes the position of the Hole axis calculated in this measuring plane and then one Correction of the position of the honing spindle axis relative to the bore axis for their relative target positioning, usually their Match, initiated. The target positioning of the honing spindle axis can be from the position coinciding with the bore axis deviate if z. B. a bore position correction is sought. From the The measurement of the hole in a measuring plane can therefore be calculated exact center of the hole can be determined. With an alignment of Workpieces in which, due to their type, feed and / or Clamping can be assumed that the bore axes is in a correct angular position to the honing spindle, that is enough Measurement in one measuring plane to the exact Find the center of the hole and then align the honing spindle axis.

Besonders vorteilhaft ist das Verfahren jedoch, wenn die Messung in wenigstens zwei Ebenen erfolgt, daraus auch die relative Winkellage der Bohrungsachse zur Honspindelachse errechnet wird und daraus zusätzliche Korrektursignale zur Verschwenkung des Werkstückes relativ zur Honspindelachse erzeugt werden. In diesem Falle können also zwei oder mehr Bohrungsmittelpunkte in verschiedenen, in axialem Abstand voneinander befindlichen Ebenen errechnet werden. Deren Lage ergibt dann einen Wert für die Abweichung der Bohrungsachse von der Honspindelachse nicht nur bezüglich des Abstandes, sondern auch ihrer Winkellage, d. h. der Kippung der beiden Achsen gegeneinander und, neben dem Abweichungswinkel, auch der Richtung, in der die Abweichung erfolgt. Dies kann dann korrigiert werden, indem z. B. eine Spannvorrichtung, die nicht nur in den beiden Freiheitsgraden einer Ebene (X- und Y-Richtung), sondern auch in wenigstens einer oder auch zwei Kipprichtungen (21 und 22) verstellbar sind. Bevorzugt ist eine motorische Verstellbarkeit, so dass die Korrektur automatisch und bedienerunabhängig erfolgen kann. However, the method is particularly advantageous if the measurement is carried out in at least two planes, the relative angular position of the bore axis to the honing spindle axis is also calculated therefrom and additional correction signals for pivoting the workpiece relative to the honing spindle axis are generated therefrom. In this case, two or more drilling centers can be calculated in different, axially spaced planes. Their position then gives a value for the deviation of the bore axis from the honing spindle axis not only with regard to the distance, but also its angular position, ie the tilting of the two axes relative to one another and, in addition to the angle of deviation, also the direction in which the deviation takes place. This can then be corrected by e.g. B. a clamping device that are adjustable not only in the two degrees of freedom of a plane (X and Y direction), but also in at least one or two tilting directions ( 21 and 22 ). Motor adjustment is preferred, so that the correction can be carried out automatically and independently of the operator.

Bei entsprechend genauer Umsetzung der Korrekturwerte, die beispielsweise von einem Rechner geliefert werden, in den Werkzeugverstell- bzw. Schwenkeinrichtungen kann nach vorgenommener Messung die Ausrichtung mit größter Genauigkeit erfolgen. Um jedoch eventuelle Abweichungen durch Toleranzen bei dieser Umsetzung auszuschließen, ist es möglich, nach vorgenommener Korrektur eine erneute Messung und Berechnung zur Kontrolle und ggf. Nachkorrektur durchzuführen. Da der ganze Vorgang weitgehend ohne Eingriff von Bedienungspersonen erfolgen kann, kann er in sehr kurzer Zeit durchgeführt werden, die in keinem Verhältnis zu den bisherigen Einrichtzeiten steht, bei denen eine Honmaschine, die ja oft in eine Fertigungsstraße integriert ist, zur Ausrichtung der Spannvorrichtung bzw. Honspindel durch einen Einrichter für lange Zeit außer Betrieb genommen werden musste. Die Erfindung eignet sich nicht nur zur einmaligen Ausrichtung für eine dann ablaufende Serienfertigung, beispielsweise dem Honen von Zylinderbohrungen für Verbrennungsmotoren in der Serienfertigung, sondern auch zur Ausrichtung unterschiedlicher Werkstücke in Folge oder von Kleinserien. With correspondingly accurate implementation of the correction values, the for example, delivered by a computer in the Tool adjustment or swivel devices can be made after Alignment with the greatest accuracy. However, to possible deviations due to tolerances in this implementation It is possible to exclude a new one after the correction Measurement and calculation for checking and, if necessary, correction perform. Since the whole process largely without intervention from Operators can be done, it can be done in a very short time that has no relation to the previous set-up times, where a honing machine, which is often on a production line is integrated to align the clamping device or honing spindle an installer had to be shut down for a long time. The invention is not only suitable for one-time alignment then ongoing series production, for example honing Cylinder bores for internal combustion engines in series production, but also for aligning different workpieces in a row or from Small series.

Die Honmaschine nach der Erfindung weist eine Einrichtung zur Ausrichtung einer Werkstückbohrung und eines in einer Honspindel einspannbaren Honwerkzeugs zueinander auf. Sie benutzt ein der Honspindel zugeordnetes Messwerkzeug mit wenigstens einem Mess- Sensor zur Abstandsmessung von Punkten der Bohrungswandung relativ zur Honspindelachse in wenigstens einer Ebene. Ferner ist eine Steuereinrichtung mit einem Rechner zur Ermittlung der Position der Bohrungsachse bzw. des Bohrungsmittelpunktes in dieser Ebene vorgesehen. Diese wirkt auf eine Verstelleinrichtung zur Relativbewegung des Werkstückes zur Honspindel in einer zur Honspindel- bzw. Bohrungsachse im wesentlichen senkrechten Ebene achse im wesentlichen senkrechten Ebene ein und steuert diese in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Steuereinrichtung. The honing machine according to the invention has a device for Alignment of a workpiece bore and one in a honing spindle clampable honing tool to each other. She uses one of the Measuring tool assigned to the honing spindle with at least one measuring Sensor for measuring the distance from points of the bore wall relative to the honing spindle axis in at least one plane. Furthermore, one Control device with a computer to determine the position of the Hole axis or the hole center in this plane intended. This acts on an adjustment device Relative movement of the workpiece to the honing spindle in one Honing spindle or bore axis in a substantially vertical plane axis in a substantially vertical plane and controls it in Dependence on the output signals of the control device.

Die Verstelleinrichtung ist, für den Fall, daß die Honspindelachsen maschinenfest sind, Teil einer Werkstückspannvorrichtung und enthält, um auch die Winkellage ausrichten zu können, eine Werkstückschwenkeinrichtung um wenigstens eine, vorzugsweise zwei Schwenkrichtungen. The adjustment device is, in the event that the honing spindle axes are machine-proof, part of a workpiece clamping device and contains, in order to be able to align the angular position, too Workpiece swivel device by at least one, preferably two swivel directions.

Als Messwerkzeuge können vorzugsweise solche verwendet werden, deren Anschluss wie der eines Honwerkzeugs ausgebildet ist und die dementsprechend fest zur Honspindel eingespannt werden können. Es wäre aber auch möglich, ein Messwerkzeug zu verwenden, das in anderer Weise einen festen Bezug zur Honspindelachse hat, beispielsweise ein Messwerkzeug, das in einer gesonderten Messwerkzeug-Aufnahme vorgesehen ist, deren genauer Abstand und Lage zur Honspindelachse bekannt und vom Rechner berücksichtigt wird. Preferably, such measuring tools can be used as the connection is designed like that of a honing tool and the accordingly can be clamped firmly to the honing spindle. It it would also be possible to use a measuring tool that is in otherwise has a fixed reference to the honing spindle axis, for example a measuring tool in a separate measuring tool holder the exact distance and position to the honing spindle axis is provided known and taken into account by the computer.

Als Messwerkzeuge eignen sich sowohl berührend messende Messtaster, die beispielsweise einen hochexakten Mikroschalter beinhalten, der bei Berührung des Messtasters an der Bohrungswand ein Messimpuls auslöst. In diesem Falle wird zur Messung die Verstelleinrichtung entsprechend verfahren und bei dem durch die Berührung des Messtasters ausgelösten Messimpuls die zugehörigen Koordinaten der Verstelleinrichtung an die Steuereinrichtung gemeldet. Gleichzeitig wird dadurch ein Abschaltsignal erzeugt, das die Verstelleinrichtung anhält. Both measuring tools are suitable as measuring tools Measuring probes, which include a highly precise microswitch, for example when the probe touches the wall of the bore, a measuring pulse triggers. In this case, the adjustment device is used for the measurement Proceed accordingly and by touching the probe triggered measurement pulse the associated coordinates of the Adjustment device reported to the control device. At the same time generates a shutdown signal that stops the adjustment device.

Das Messwerkzeug kann auch einen berührungslos messenden Messfühler enthalten, beispielsweise einen Laser-Messkopf, der es ermöglicht, einzelne auch winkelmäßig genau definierte Punkte der Bohrungswandung zu vermessen. In diesem Falle könnte das Werkstück während der Messung stillstehen und das Messwerkzeug mittels des Honspindelantriebes axial in die zu treffende Ebene gefahren und dort gedreht werden. The measuring tool can also be a non-contact one Sensors included, for example a laser measuring head, which it enables individual points of the To measure the bore wall. In this case, the workpiece could be during stop the measurement and use the measuring tool Honing spindle drive moved axially into the plane to be hit and rotated there become.

Das Messwerkzeug könnte für eine weitgehend automatisierte Ausrichtung und Kontrolle derselben über einen Werkzeugwechsler im Wechsel mit wenigstens einem Honwerkzeug in die Honspindel einsetzbar sein. Um dabei eine Messwertübertragung zu erleichtern, kann diese kabellos, beispielsweise durch digitale Messwertübertragung nach einem der bekannten Übertragungsverfahren (Funk, Infrarot oder dgl.) ausgebildet sein. The measuring tool could be largely automated Alignment and control of the same via a tool changer in alternation be insertable into the honing spindle with at least one honing tool. To make it easier to transfer measured values, this can be done wireless, for example by digital measurement transmission according to one of the known transmission methods (radio, infrared or the like.) his.

Es ist also zu erkennen, dass durch die Erfindung ein Verfahren und eine Honmaschine geschaffen werden, die mit einem vergleichbar geringen vorrichtungsmäßigen Aufwand bei der Ausrichtung von Werkstücken in einer Honmaschine eine nur von der Mess- und Stellgenauigkeit abhängige exakte Ausrichtung in kürzester Zeit und mit geringstem Bedieneraufwand ermöglicht. Es ist damit möglich, abweichend von der tradionellen Aufgabe der Honbearbeitung zur reinen Oberflächen bzw. Bohrungsform-Verbesserung die Bohrungsgeometrie auch in Bezug auf die Bohrungs-Achsrichtung zu beeinflussen bzw. schädliche Beeinflussungen zu vermeiden. Es kann also erreicht werden, dass die Ausrichtung der Honspindel und damit der Honbearbeitung genauestens der Ausrichtung der vorbearbeiteten Bohrung entspricht, und es ist auch möglich, daran gewünschte Korrekturen vorzunehmen. Damit wird das Aufgabengebiet für eine Honbearbeitung wesentlich erweitert. Die genaue Ausrichtung stellt auch sicher, dass der Honvorgang von statischen und dynamischen auf das Honwerkzeug und das Werkstück einwirkenden Kräften frei bleibt, die aus Fluchtungsfehlern entstehen und die Genauigkeit der Honbearbeitung negativ beeinflussen könnten. It can thus be seen that a method and a honing machine can be created that is comparable to one little device-related effort in the alignment of Workpieces in a honing machine only from the measuring and positioning accuracy dependent exact alignment in the shortest time and with the least Operator effort allowed. It is therefore possible to deviate from the traditional task of honing to clean surfaces or Hole shape improvement also related to the hole geometry to influence the bore axis direction or harmful Avoid interference. So it can be achieved that Alignment of the honing spindle and thus the honing process precisely Alignment of the pre-machined hole matches and it is too possible to make corrections. So that will be Task area for honing has been significantly expanded. The accurate alignment also ensures that the honing process from static and dynamic on the honing tool and the workpiece forces that arise from misalignment and could negatively affect the accuracy of honing.

Es wird also vorzugsweise eine Honmaschine geschaffen, bei der ein Werkstück mit seiner Bohrungsachse zur Honspindelachse ausgerichtet wird, indem ein Messwerkzeug in die Honspindel eingesetzt wird und die Bohrung in ein oder zwei Ebenen vermisst. Daraus werden die Bohrungsmittelpunkte in den entsprechenden Ebenen über ein Steuergerät rechnerisch ermittelt und eine Korrektur bezüglich der Bohrungspositionierung zur Honspindelachse und ggf. entsprechende Korrektursignale zur Achsfluchtung ermittelt. A honing machine is therefore preferably created in which a Workpiece aligned with its bore axis to the honing spindle axis by inserting a measuring tool into the honing spindle and the Missing hole in one or two planes. From this become the Hole centers in the corresponding levels via a control unit calculated and a correction regarding the Bore positioning to the honing spindle axis and, if necessary, corresponding correction signals determined for axis alignment.

Die vorstehenden und weiteren Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischenüberschriften beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit. The above and other features go beyond the Claims also from the description and the drawings, the individual features each individually or in several form of sub-combinations in one embodiment of the invention and be realized in other fields and advantageous as well as for Protectable versions can be represented, for which protection here is claimed. The division of the registration into individual Sections and subheadings limit those made under them Statements not in their general validity.

Brief description of the drawings

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: An embodiment of the invention is in the drawings shown and is explained in more detail below. The drawings show:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Honmaschine mit einer Werkstückspannvorrichtung und darauf aufgespanntem Werkstück, Fig. 1 is a schematic side view of a honing machine having a workpiece clamping device and the clamped workpiece thereon,

Fig. 2 eine Frontansicht der Honmaschine nach Fig. 1, Fig. 2 is a front view of the honing machine according to Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Werkstücks und eines Teils eines Messwerkzeuges in zwei Messpositionen und Fig. 3 is an enlarged view of the workpiece and a part of a measuring tool in two measuring positions and

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Werkstückbohrung und eines Messwerkzeuges. Fig. 4 is a schematic representation of a workpiece bore and a measuring tool.

Preferred embodiments

Fig. 1 zeigt eine Honmaschine 11 mit einem Maschinengestell 12, einem über den Honbereich 13 auskragenden Spindelkopf 14 und einem den Honbereich 13 nach unten abschließenden Werkstückauflager 15. Fig. 1 shows a honing machine 11 having a machine frame 12, a projecting over the Honbereich 13 spindle head 14 and a the Honbereich 13 after final workpiece support below 15 °.

Auf dem Werkstückauflager 15 ist eine Werkstückspannvorrichtung 16 gezeigt, die einen in zwei zueinander senkrechten horizontalen Richtungen X, Y (Fig. 1 und 2) verfahrbaren Kreuztisch 17 beinhaltet. An zwei gabelartig nach oben vorspringenden Lagerböcken 18 darauf ist das Werkstückspannfutter 19 um eine horizontale Werkzeugschwenkachse 20 schwenkbar angeordnet. Für die Verschwenkung, ebenso wie für den X-/Y-Antrieb, ist eine elektromechanischer Verstellantrieb 21, beispielsweise mit elektrischen Schrittmotoren für die einzelnen Achsen, vorgesehen. Die Verschwenkung um die Achse 20 erfolgt in Z-Richtung (s. Fig. 3). A workpiece clamping device 16 is shown on the workpiece support 15 , which includes a cross table 17 which can be moved in two mutually perpendicular horizontal directions X, Y ( FIGS. 1 and 2). The workpiece chuck 19 is arranged so that it can pivot about a horizontal tool pivot axis 20 on two bearing blocks 18 projecting upward in the manner of a fork. An electromechanical adjustment drive 21 , for example with electric stepper motors for the individual axes, is provided for the pivoting, as well as for the X / Y drive. The pivoting about the axis 20 takes place in the Z direction (see FIG. 3).

Die Spannvorrichtung ist lediglich beispielsweise gezeigt. Sie ist für die Einzelbearbeitung von Werkstücken vorgesehen. Bei einer Serienbearbeitung beinhaltet die Werkstückspannvorrichtung noch Aufnahmen für einen automatischen An- und Abtransport der Werkstücke 22, im vorliegenden Falle in X-Richtung. The tensioning device is only shown for example. It is intended for the individual machining of workpieces. In series processing, the workpiece clamping device also contains receptacles for automatic delivery and removal of the workpieces 22 , in the present case in the X direction.

Im Honspindelkopf 14 ist die Honspindel 24 um die vertikale Honspindel- Achse 25 drehbar und längs dieser axial beweglich gelagert. Zusätzlich zum Axial- und Drehantrieb ist im Honspindelkopf noch der Aufweitantrieb für ein Honwerkzeug vorgesehen, der über eine nicht dargestellte interne Aufweitstange die Anstellung der Honbeläge an eine Bohrungswandung bewirkt. In the honing spindle head 14 , the honing spindle 24 is rotatable about the vertical honing spindle axis 25 and is axially movable along the latter. In addition to the axial and rotary drive, the widening drive for a honing tool is also provided in the honing spindle head, which causes the honing linings to be set against a bore wall via an internal expanding rod (not shown).

In der Honspindel 24 ist ein Messwerkzeug 26 eingespannt. Es kann über die Honspindel axial bewegt und gedreht werden. Das Messwerkzeug hat, wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, einen Mess-Sensor 27, der in der Honspindel bzw. Messwerkzeugachse angeordnet ist und dessen Messkopf 28 zur Berührung des zu messenden Teils ausgebildet ist. Über einen sehr empfindlichen Mikroschalter (nicht dargestellt) im Messwerkzeug 26 wird eine Auslenkung des Mess-Sensors in einen Messimpuls umgesetzt. Dieser kann kabellos an einen Empfänger 29 einer Steuereinrichtung 30 in der Honmaschine übertragen werden. Bei der Verwendung eines solchen Messtasters ist die drahtlose Übertragung besonders einfach, weil lediglich der genaue Zeitpunkt des Messimpulses übermittelt werden muss. Die Steuereinrichtung erhält ferner Positionssignale von der Werkstückspannvorrichtung und dem axialen und rotativen Honspindelantrieb und kann daraus die genaue Position des Messwerkzeuges zum Werkstück 22 im Zeitpunkt der Messung ermitteln. A measuring tool 26 is clamped in the honing spindle 24 . It can be moved and rotated axially via the honing spindle. The measuring tool has, as can be seen especially from FIG. 3, a measuring sensor 27, which is arranged in the honing spindle or measuring tool axis and the measurement head 28 is formed of the part to be measured to the touch. A deflection of the measuring sensor is converted into a measuring pulse via a very sensitive microswitch (not shown) in the measuring tool 26 . This can be transmitted wirelessly to a receiver 29 of a control device 30 in the honing machine. When using such a probe, wireless transmission is particularly simple because only the exact time of the measuring pulse has to be transmitted. The control device also receives position signals from the workpiece clamping device and the axial and rotary honing spindle drive and can determine the exact position of the measuring tool relative to the workpiece 22 at the time of the measurement.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen als Werkstück 22 schematisch einen Zylinderblock eines V-8-Motors mit 90°-Anordnung der Zylinderreihen. Die Honmaschine ist vorgesehen, die Zylinderbohrungen 31 des Zylinderblocks zu bearbeiten. Deren Bohrungsachsen 32 liegen also jeweils um einen Winkel von 45° gegenüber der Basis- bzw. Kurbelgehäuseteilungsfläche 33 versetzt, die als Bezugsfläche für die Werkstückeinspannung dient (s. Fig. 1). Figs. 1 to 3 show a workpiece 22 schematically shows a cylinder block of a V-8 engine with a 90 ° arrangement of the rows of cylinders. The honing machine is intended to machine the cylinder bores 31 of the cylinder block. Their bore axes 32 are each offset by an angle of 45 ° with respect to the base or crankcase division surface 33 , which serves as a reference surface for the workpiece clamping (see FIG. 1).

Fig. 4 zeigt nur das schematische Abbild der zu bearbeitenden Bohrungswand 34 und, ebenfalls schematisch, ein Messwerkzeug 26a, das statt des Tastkopfes 27, 28 einen Lasermesskopf 35 aufweist, der mittels eines angedeuteten Laserstrahls 36 den Abstand des Messwerkzeugs von der Bohrungswand 34 mißt. Fig. 4 shows only the schematic image of the bore wall 34 to be machined and, also schematically, a measuring tool 26 a, which instead of the probe 27 , 28 has a laser measuring head 35 which measures the distance of the measuring tool from the bore wall 34 by means of an indicated laser beam 36 ,

measurement methods

Der Honmaschine wird ein Werkstück (45), im vorliegenden Fall ein Zylinderblock mit acht zu honenden Zylinderbohrungen 31 in zwei um 90° versetzten Reihen, zugeführt. Es wird in die Werkstückspannvorrichtung 16 gespannt, und zwar auf die hier als Spannfutter 19 bezeichnete Spannplatte. Das Werkstück wird in die vorgesehene Lage gedreht, d. h. mit der Bohrungsachse 32 der zuerst zu bearbeitenden Werkstückbohrung 31 in ungefährer Ausrichtung der Honspindelachse 25. Dazu wird das Spannfutter 19 um 45° geschwenkt und durch Verschiebung der X- Achse diese Bohrung unter die Honspindel gebracht. Die Zeichnungen deuten Abweichungen der Bohrungsachse 32 von deren Soll- Ausrichtung übertrieben als Achsbündel an. A workpiece ( 45 ), in the present case a cylinder block with eight cylinder bores 31 to be honed in two rows offset by 90 °, is fed to the honing machine. It is clamped in the workpiece clamping device 16 , specifically on the clamping plate referred to here as the chuck 19 . The workpiece is rotated into the intended position, ie with the bore axis 32 of the workpiece bore 31 to be machined first in an approximate orientation of the honing spindle axis 25 . For this purpose, the chuck 19 is pivoted through 45 ° and this bore is brought under the honing spindle by shifting the X axis. The drawings indicate deviations of the bore axis 32 from their target orientation exaggerated as an axis bundle.

In die Honspindel 24 wird das Messwerkzeug 26 eingespannt. Dies kann mittels eines Werkzeugwechslers 37 geschehen, der in Fig. 2 angedeutet ist. Er besteht aus einem Register von nebeneinander angeordneten Hon- und Messwerkzeugen, die mittels eines Schwenkarms 38, an dem ein Greifer angebracht ist, der Honspindel zugeführt und in diese eingespannt werden. Es ist auch möglich, dass die Honspindel selbst den gewünschten Position des Werkzeugwechslers führt und die Werkzeuge dort ablegt bzw. übernimmt. The measuring tool 26 is clamped in the honing spindle 24 . This can be done by means of a tool changer 37 , which is indicated in FIG. 2. It consists of a register of honing and measuring tools arranged side by side, which are fed to the honing spindle by means of a swivel arm 38 , to which a gripper is attached, and clamped therein. It is also possible that the honing spindle itself guides the desired position of the tool changer and stores or takes over the tools there.

Danach beginnt ein Messzyklus. Das Messwerkzeug 26 wird, wie Fig. 3 zeigt, in die Bohrung 31 eingefahren, und zwar bis zu einer ersten Messebene E1. Diese liegt im Beispiel kurz vor dem honspindelfernen Ende der zu bearbeitenden Bohrung 31. Dort wird an mehreren, mindestens aber drei Messpunkten 40 die Bohrung vermessen, und zwar der Abstand der Bohrungswandung 34 von der Honspindelachse 25. Dies geschieht im vorliegenden Fall dadurch, dass über den Kreuztischantrieb dieser in X- und Y-Richtung verfahren wird, bis der Messkopf 28 Kontakt zur Bohrungswandung 34 bekommt. Dieser Zeitpunkt wird durch ein entsprechendes Mess-Signal kabellos über den Empfänger 29 an das Steuergerät 30 gemeldet, und dieses hält die ihm vom Kreuztischantrieb gemeldeten Koordinaten des Kreuztisches fest und speichert sie. Then a measuring cycle begins. The measuring tool 26 is, as FIG. 3 shows, inserted into the bore 31, up to a first measuring plane E1. In the example, this lies just before the end of the bore 31 to be machined, which is remote from the spindle. There, the bore is measured at several, but at least three measuring points 40 , specifically the distance of the bore wall 34 from the honing spindle axis 25 . In the present case, this is done by moving the cross table drive in the X and Y directions until the measuring head 28 comes into contact with the bore wall 34 . This point in time is reported wirelessly via a receiver 29 to the control unit 30 by means of a corresponding measurement signal, and the latter records and stores the coordinates of the cross table reported to it by the cross table drive.

Durch entsprechende Verfahrung des Kreuztisches werden so mehrere Messpunkte 40 in der Ebene E1 ermittelt und ihre Daten im Steuergerät gespeichert. Aus diesen Daten, d. h. aus den jeweiligen Kreuztisch- Koordinaten abgeleiteten Koordinaten der Messpunkte 40, werden, verbunden mit den im Steuergerät eingespeicherten Koordinatenbeziehungen zwischen dem Kreuztisch und der Honspindelachse, rechnerisch die Koordinaten des Mittelpunktes M1 (s. Fig. 4) in der Ebene E1 errechnet. Dieser Mittelpunkt ist der Schnittpunkt der Bohrungsachse 32 mit der Ebene E1. By moving the cross table accordingly, several measuring points 40 are determined in plane E1 and their data are stored in the control unit. The coordinates of the center point M1 (see FIG. 4) in the plane E1 are calculated from this data, that is, the coordinates of the measuring points 40 derived from the respective cross table coordinates of the measuring points 40 , together with the coordinate relationships stored in the control device between the cross table and the honing spindle axis calculated. This center point is the intersection of the bore axis 32 with the plane E1.

Danach wird das Messwerkzeug 26 durch axiales Hochfahren der Honspindel in die Ebene E2 nahe am honspindelseitigen Ende der Bohrung gefahren und die Ermittlung der entsprechenden Messpunkte durchgeführt. In gleicher Weise wird daraus der Mittelpunkt M2 in der Ebene E2 ermittelt. The measuring tool 26 is then moved by axially raising the honing spindle into the plane E2 near the end of the bore on the honing spindle side, and the corresponding measuring points are determined. The center point M2 in the plane E2 is determined in the same way.

Wie insbesondere aus Fig. 4 zu erkennen ist, ist es dabei unerheblich, ob die Honspindelachse 25 und die Bohrungsachse 32 bereits übereinstimmen. Das Steuergerät, das einen Rechner enthält, ermittelt die Mittelpunkte aufgrund der geometrischen Gegebenheiten aus den Koordinaten, auch bei unterschiedlichen Messabständen. As can be seen in particular from FIG. 4, it is irrelevant whether the honing spindle axis 25 and the bore axis 32 already match. The control unit, which contains a computer, determines the center points on the basis of the geometric conditions from the coordinates, even at different measuring distances.

Anschließend wird im dargestellten Beispiel aus der Lage der beiden Mittelpunkte M1 und M2 sowie dem vom Honspindel-Axialantrieb an das Steuergerät übermittelten Abstand der beiden Messebenen E1 und E2 die genaue Richtung der Bohrungsachse 32 ermittelt, d. h. ihre Winkelabweichung von der Honspindelachse 25 und die Richtung die der Winkelabweichung. Daraus ermittelt das Steuergerät 30 Korrekturdaten, die dem Antrieb 21 der Spannvorrichtung zugeführt werden und durch entsprechende Kombination von Verschiebungen in X- und Y-Richtung sowie durch Verschwenkung um die Achse 20 (Z-Richtung) die Achsen 25 und 32 in Übereinstimmung bringen. Then, in the example shown, the exact direction of the bore axis 32 is determined from the position of the two center points M1 and M2 and the distance between the two measuring planes E1 and E2 transmitted from the honing spindle axial drive to the control device, i.e. their angular deviation from the honing spindle axis 25 and the direction the angular deviation. From this, the control unit 30 determines correction data which are supplied to the drive 21 of the tensioning device and which bring the axes 25 and 32 into agreement by means of a corresponding combination of displacements in the X and Y directions and by pivoting about the axis 20 (Z direction).

Im vorliegenden Beispiel ist eine Winkelausrichtung nur um die Achse 20 vorgesehen, die mit der Achse der Kurbelwellenhauptlager des Motorblocks übereinstimmt. Für Motorblöcke ist dies meist ausreichend. Wenn es jedoch um andere Werkstücke oder solchen mit weniger gut definierten Spannflächen geht, kann noch eine Verschwenkung um eine zusätzliche Schwenkachse vorgesehen sein, die dann in Fig. 2 senkrecht zur Zeichenebene verlaufen würde. Damit wäre eine Ausrichtung in allen Richtungen möglich. In the present example, an angular alignment is provided only about the axis 20 , which coincides with the axis of the main crankshaft bearings of the engine block. This is usually sufficient for engine blocks. However, when it comes to other workpieces or those with less well-defined clamping surfaces, pivoting about an additional pivot axis can also be provided, which would then run perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 2. This would allow alignment in all directions.

Die Verstellung des Kreuztisches und der Schwenkvorrichtung kann über sehr präzise arbeitende elektromechanische Antriebe erfolgen und ist dann an sich nicht mehr korrekturbedürftig. Der Rechner hatte bei der Ermittlung der Korrekturdaten die durch die unterschiedlichen Achsveränderungen in den Achsrichtungen sich ergebenden resultierenden Absenkungen bereits ermittelt. Dennoch kann nun zur Sicherheit ein zweiter oder mehrere weitere Messzyklen gefahren werden, um die genaue Ausrichtung zu verifizieren und gegebenenfalls zu korrigieren. The cross table and the swivel device can be adjusted done with very precise working electromechanical drives and is then no longer in itself in need of correction. The computer had the Determination of the correction data by the different Axis changes in the resulting axial directions Reductions already determined. Nevertheless, one can now go to safety second or more additional measuring cycles are carried out to determine the exact Verify alignment and correct if necessary.

Diese Ausrichtungsdaten können dann im Steuergerät gespeichert werden, und zwar jeweils zugehörig zu der vermessenen Bohrung. Wenn auf diese Weise alle acht Bohrungen vermessen und ausgerichtet werden, dann kann ein Motorblock der gleichen Serie, wenn er entsprechend eingespannt wird, ohne erneute Vermessung bearbeitet werden, indem zu jedem Zylinder die entsprechenden Positionsdaten für die Werkzeugspannvorrichtung abgerufen werden. This alignment data can then be stored in the control unit become, in each case belonging to the measured hole. If in this way, all eight holes measured and aligned then an engine block of the same series if he is clamped accordingly without being re-measured, by the corresponding position data for each cylinder Tool clamping device can be accessed.

Zu der Einleitung des Honvorganges wird dann das Messwerkzeug 26 über den Werkzeugwechsler 27 ausgespannt und in diesem abgelegt und ein entsprechendes Honwerkzeug in die Honspindel eingesetzt, das dann in genauer Ausrichtung zur Bohrung arbeiten kann. To initiate the honing process, the measuring tool 26 is then unclamped via the tool changer 27 and placed in it and a corresponding honing tool is inserted into the honing spindle, which can then work in precise alignment with the bore.

Im dargestellten Beispiel wird die Ausrichtung durch entsprechende Positionskorrektur der. Werkstückspannvorrichtung vorgenommen. Es ist jedoch auch möglich, bei entsprechender Ausführung der Honmaschine, die Honspindel in den Positioniervorgang mit einzubeziehen, indem diese beispielsweise auf den in Fig. 2 zu erkennenden Spindelkopfführungen 42 in X-Richtung verfahren wird. Dementsprechend ist es auch möglich, beim Wechsel von einer Bohrung zur anderen entweder die Spannvorrichtung oder die Honspindel um eine Bohrungsteilung weiterzufahren. In the example shown, the alignment is corrected by appropriate position correction. Workpiece clamping device made. However, if the honing machine is designed accordingly, it is also possible to include the honing spindle in the positioning process, for example by moving it in the X direction on the spindle head guides 42 shown in FIG. 2. Accordingly, it is also possible, when changing from one bore to another, to either continue the clamping device or the honing spindle by one bore pitch.

Statt der drahtlosen Übertragung vom Messwerkzeug 26 zum Steuergerät 30 könnte hier auch eine galvanische elektrische Verbindung vorgesehen sein, beispielsweise über Schleifkontakte an der Honspindel. Trotz der zu fordernden Robustheit der Werkzeuge ist jedoch eine drahtlose Übertragung auch aufgrund der begrenzten Datenmengen unproblematisch. Sie könnte beispielsweise auch in Transpondertechnologie erfolgen, so dass das Messwerkzeug selbst nicht einmal mit einer eigenen Energieversorgung versehen sein müsste. Instead of the wireless transmission from the measuring tool 26 to the control device 30 , a galvanic electrical connection could also be provided here, for example via sliding contacts on the honing spindle. Despite the robustness of the tools, which is required, wireless transmission is unproblematic due to the limited amount of data. It could also be done using transponder technology, for example, so that the measuring tool itself would not even have to be provided with its own energy supply.

Eine Bestimmung der Position des Bohrungsmittelpunkts ist auch durch ein Wegmesssystem in Honspindel möglich, das durch die Drehung der Honspindel die Abstände zur Bohrungswand ermittelt. A determination of the position of the center of the bore is also by a position measuring system in honing spindle is possible, which by rotating the Honing spindle determines the distances to the bore wall.

Bei der Bearbeitung eines Werkstücks mit Bohrungen verschiedener Achsfluchtung, wie bei einem V-Motorblock, ist es zweckmäßig, wie dargestellt, zumindest die Ausrichtung auch um eine Schwenkachse Z vorzunehmen. Bei einem Werkstück, bei dem aufgrund der geometrischen Gegebenheiten und der Vorbearbeitung davon ausgegangen werden kann, dass die Parallelität der Bohrungsachsen zur Honspindelachse konstant ist, kann auf die Ermittlung der Winkelabweichungen zur Honspindelachse verzichtet werden und unter Umständen mit einer Messung in nur einer Messebene gearbeitet werden. Die Ermittlung von deren Mittelpunkt dient dann zur Ausrichtung der Bohrung in X-Y- Richtung. Auch in diesem Falle wäre es aber vorteilhaft, eine Vermessung in zwei oder mehreren Ebenen vorzunehmen, wobei dann durch eine Mittelung der Lage der Mittelpunkte eine noch genauere Übereinstimmung zwischen der Honspindelachse und der wahren Werkstücksbohrungsachse ermittelt werden kann. Dabei gehen auch in der unbearbeiteten Bohrung noch vorliegende Formabweichungen, z. B. Abweichungen von der Kreisform oder der Geradheit oder Achsparallelität der Mantellinien (Konizität, Balligkeit oder dgl.) in die Ermittlung ein und werden bei der Achsübereinstimmung berücksichtigt. When machining a workpiece with different holes Alignment of the axles, as with a V engine block, is advisable as shown, at least the orientation about a pivot axis Z make. In the case of a workpiece on which the geometric Conditions and the preprocessing are assumed can that the parallelism of the bore axes to the honing spindle axis is constant, can be used to determine the angular deviations Honing spindle axis can be dispensed with and possibly with a Measurement can be carried out in only one measurement level. The determination of the center of which then serves to align the hole in X-Y- Direction. In this case, too, it would be advantageous to have one Make measurements in two or more levels, then by an averaging of the location of the center points is even more precise Correspondence between the honing spindle axis and the real one Workpiece bore axis can be determined. It also go in the raw hole still existing shape deviations, e.g. B. Deviations from the circular shape or the straightness or axis parallelism of the Surface lines (conicity, crowning or the like) in the determination and are taken into account when aligning the axes.

Die Steuereinrichtung 30 kann in die Maschinensteuerung der Honmaschine integriert sein bzw. die Maschinensteuerung kann so ausgebildet werden, dass sie die für die Erfindung nötigen Funktionen übernimmt. Die Erfindung kann zusätzlich zur Ausrichtfunktion auch weitere wichtige Funktionen übernehmen. So kann sie zur Erkennung der Werkstücktypen, ihrer Bohrungsdurchmesser-, länge und/oder -lage verwendet werden und davon abhängig die Auswahl und Einstellung der Honwerkzeuge und der Honparameter steuern. Das ist besonders wichtig, wenn in einer Bearbeitungsstraße unterschiedliche Werkstücktypen nacheinander bearbeitet werden. Es ist auch möglich, die Messeinrichtung in das Honwerkzeug zu integrieren. In diesem Fall würde ein Wechsel zwischen Honwerkzeug und Messwerkzeug entbehrlich, jedoch die gleiche Verfahrensweise anwendbar, sein. The control device 30 can be integrated in the machine control of the honing machine or the machine control can be designed such that it takes over the functions necessary for the invention. In addition to the alignment function, the invention can also perform other important functions. It can be used to identify the workpiece types, their bore diameter, length and / or position and, depending on this, control the selection and setting of the honing tools and the honing parameters. This is particularly important when different types of workpieces are processed one after the other in a processing line. It is also possible to integrate the measuring device into the honing tool. In this case, a change between honing tool and measuring tool would be unnecessary, but the same procedure could be used.

Claims

1. A method for aligning a honing tool ( 45 ) which can be clamped in a honing spindle ( 24 ) and a workpiece bore ( 31 ) to one another, in which the honing spindle is assigned a measuring tool ( 26 ), with several of these in at least one measuring plane (E1, E2) Circumferential direction of the bore ( 31 ), offset points ( 40 ) of the bore wall ( 34 ) are measured as distance dimensions from the honing spindle axis ( 25 ) or are determined as coordinate differences, the position of the bore axis ( 32 ) in this measurement plane is calculated and then corrected the position of the honing spindle axis ( 25 ) relative to the bore axis ( 32 ) is introduced for its target positioning.

2. The method according to claim 1, characterized in that the measurement is carried out in at least two planes (E1, E2), the relative angular position of the bore axis ( 32 ) to the honing spindle axis is also calculated therefrom and additional correction signals for pivoting the workpiece ( 21 ) therefrom the honing spindle axis ( 25 ) are generated.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the measurement of the points ( 40 ) takes place successively by rotating the honing spindle ( 24 ) relative to the workpiece ( 22 ).

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for the measurement, the honing spindle ( 24 ) is moved relative to the workpiece ( 22 ) essentially in the direction of the measuring plane (E1, E2).

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized marked that the correction is made automatically becomes.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized that after the correction has been made renewed measurement and calculation for checking and, if necessary, correction is carried out.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least three points ( 40 ) on the circumference of the bore ( 31 ) are measured per plane (E1, E2).

8. Honing machine with a device for aligning a workpiece bore ( 31 ) and a honing tool ( 45 ) that can be clamped in a honing spindle ( 24 ), with a measuring tool ( 26 ) assigned to the honing spindle ( 24 ) with at least one measuring sensor ( 27 , 35 ) for measuring the distance of points of the bore wall ( 34 ) relative to the honing spindle axis ( 25 ) in at least one plane (E1, E2), a control device ( 30 ) with a computer for determining the position of the bore axis ( 32 ) in this plane (E 1, E2) and an adjusting device ( 21 , 17 , 19 ) for the relative movement of the workpiece ( 22 ) to the honing spindle ( 24 ) in a plane (X, Y) which is essentially perpendicular to the honing spindle or bore axis and which, depending on the control device ( 30 ) generated output signals is controlled.

9. Honing machine according to claim 8, characterized in that the adjusting device is part of a workpiece clamping device ( 16 ).

10. Honing machine according to claim 8 or 9, characterized in that the adjustment device is a workpiece swivel device for pivoting the workpiece by at least, preferably contains two, swivel directions (Z).

11. Honing machine according to one of claims 8 to 10, characterized in that the control device ( 30 ) for determining the angular position of the bore axis ( 32 ) relative to the honing spindle axis ( 25 ) in dependence on the determination of at least two bore centers ( 111 , 112 ) in different bore levels (E1, E2) is formed.

12. Honing machine according to one of claims 8 to 11, characterized in that the measuring tool ( 26 ) as a measuring sensor ( 27 ) has at least one touch-measuring probe ( 28 ).

13. Honing machine according to claim 8 to 11, characterized in that the measuring tool ( 26 a) as a measuring sensor has at least one non-contact measuring sensor ( 35 ), in particular a laser measuring head.

14. Honing machine according to one of claims 8 to 13, characterized in that the measuring tool ( 26 , 26 a), preferably via a tool changer ( 37 ) in alternation with at least one honing tool ( 45 ), can be inserted into the honing spindle ( 24 ).

15. Honing machine according to one of claims 8 to 14, characterized in that the measuring tool ( 26 ) is designed for wireless transmission of the measured values to the control device ( 30 ).

16. Honing machine according to one of claims 8 to 15, characterized characterized that the measuring tool in the honing tool is integrated.

17. Honing machine according to one of claims 8 to 16, characterized in that in the control device ( 30 ) a device for recognizing workpiece types, bore dimensions and / or positions and for displaying or controlling the honing tool selection, setting and / or honing parameters.